13版高中物理《課時(shí)講練通》1.5電勢差（人教版選修3-1）

1、5 電 勢 差,1.理解電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān)。2.掌握兩點(diǎn)間電勢差的表達(dá)公式，知道兩點(diǎn)之間電勢差的正負(fù)號(hào)與這兩點(diǎn)的電勢高低之間的關(guān)系。3.知道在電場中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢差之間的關(guān)系，會(huì)應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。,重點(diǎn)：電勢差的概念及定義式的應(yīng)用。難點(diǎn)：應(yīng)用電勢差的概念求解靜電力對(duì)電荷所做的功。,一、電勢差1.定義電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫做_______，也叫_____。它與電

2、勢零點(diǎn)的選取無關(guān)。2.表示電場中A點(diǎn)的電勢記為φA ,B點(diǎn)的電勢記為φB ,則A、B間的電勢差表示成UAB=_______或UBA=_______。,電勢差,電壓,φA-φB,φB-φA,3.矢標(biāo)性電勢差是標(biāo)量，可以是正值，也可以是負(fù)值。當(dāng)A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢高時(shí)，UAB為_____；當(dāng)A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢低時(shí)，UAB為_____。4.單位國際單位是_____。符號(hào)為__。,正值,負(fù)值,伏特,V,二、電勢差與電場力做功的關(guān)系

3、(1)電荷q在電場中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),A、B兩點(diǎn)間的電勢差為UAB,則靜電力做的功WAB=____，該公式對(duì)任何電場都成立，則(2)在應(yīng)用電場力做的功與電勢差的關(guān)系式時(shí)要注意各物理量的正負(fù)。若q為負(fù),UAB為負(fù),則靜電力做的功為___功;若q為負(fù),UAB為正,則靜電力做的功為___功。(3)電荷在電場中移動(dòng)時(shí)，電場力做的功與兩點(diǎn)間的_______有關(guān)，與電荷在電場中移動(dòng)的路徑無關(guān)。,正,負(fù),電勢差,qUAB,【判一判】

4、(1)電勢差與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)。( )(2)電勢差UAB=φB-φA。( )(3)在WAB=qUAB中，WAB是電荷所受的合力所做的功。( )(4)公式WAB=qUAB適用于任何電場。( ),提示：(1)電勢差如同高度差，與電勢零點(diǎn)位置的選取無關(guān)，故(1)錯(cuò)誤。(2)電勢差UAB=φA-φB，故(2)錯(cuò)誤。 (3)在WAB=qUAB中，WAB僅是電荷所受的電場力所做的功，不是電荷所受的所有力的合力所做的功，故

5、(3)錯(cuò)誤。(4)公式WAB=qUAB對(duì)任何電場都成立，UAB為電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差，故(4)正確。,電勢差,1.探究電勢差的概念(1)請(qǐng)思考：若A、B兩點(diǎn)間的電勢差記為UAB，則B、A兩點(diǎn)間的電勢差記為什么？A、B兩點(diǎn)間的電勢差與B、A兩點(diǎn)間的電勢差有什么關(guān)系？提示：①B、A兩點(diǎn)間的電勢差記為UBA。②A、B兩點(diǎn)間的電勢差與B、A兩點(diǎn)間的電勢差存在的關(guān)系是UAB=φA-φB= -(φB-φA)= -UBA。,(2)試討

6、論：電勢差的正負(fù)表示什么？UAB>0表示什么？UAB0說明了什么？提示：①電勢差的正負(fù)表示電場中兩點(diǎn)電勢的相對(duì)高低。②若UAB>0，則φA>φB。③若UAB0說明A點(diǎn)電勢高于電勢零點(diǎn)電勢。,2.對(duì)電勢差的理解(1)電勢差與我們力學(xué)中學(xué)的高度差相似，試結(jié)合下表比較電勢差與高度差。,提示：,(2)試結(jié)合下表比較分析電勢和電勢差的區(qū)別與聯(lián)系。提示：,有關(guān),無關(guān),電場,能,電場,位置,絕對(duì)量,電勢差,伏特,【知識(shí)點(diǎn)撥】

7、電勢差與電場強(qiáng)度、電勢和電勢能的異同點(diǎn) (1)電場強(qiáng)度、電勢都是由電場本身決定的，與是否放入電荷無關(guān)；而電勢能是由電場和電荷共同決定的。(2)電場強(qiáng)度是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量，也是反映電場力的性質(zhì)的物理量；而電勢和電勢能是反映電場能的性質(zhì)的物理量。(3)電勢、電勢能的大小與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)，是相對(duì)的；而電勢差的大小與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān)。,【探究歸納】 1.電勢差與電勢的關(guān)系UAB=φA-φB= -UBA。2.電勢差是標(biāo)

8、量，其正負(fù)表示電場中兩點(diǎn)電勢的相對(duì)高低。,【典例1】如圖所示，如果B板接地(取大地的電勢為零，則與大地相連的導(dǎo)體的電勢也為零)，則A板電勢為8 V，M點(diǎn)電勢為6 V，N點(diǎn)電勢為2 V。(1)求M、N兩點(diǎn)間的電勢差是多少伏？(2)如果改為A板接地，問：B點(diǎn)的電勢是多大？M、N兩點(diǎn)的電勢各是多大？ M、N兩點(diǎn)間的電勢差是多少伏？,【思路點(diǎn)撥】解答本題需要把握以下三點(diǎn)：(1)電勢差的求法。(2)電勢的求法。(3)電勢差的值與

9、零電勢面的選取無關(guān)。,【解析】(1)M、N兩點(diǎn)間的電勢差UMN=φM-φN=4 V(2)若A板接地，則根據(jù)UAB=φA-φB得，φB=-UAB=UBA=-8 VM、N兩點(diǎn)的電勢φM=UMA=-2 V,φN=UNA=-6 V，UMN=φM-φN=4 V答案：(1)4 V (2)-8 V -2 V -6 V 4 V,【變式訓(xùn)練】下面說法正確的是( )A.電勢差又叫電壓B.電勢差有正值和負(fù)值之分，是矢量C.電

10、勢差與電勢一樣，是相對(duì)量，與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)D.A、B兩點(diǎn)間的電勢差是恒定的，不隨電勢零點(diǎn)的不同而改變，所以UAB=UBA,【解析】選A。電勢差雖然有正負(fù)，但正負(fù)號(hào)表示大小，不表示方向，電勢差不是矢量而是標(biāo)量，B錯(cuò)誤；電勢是相對(duì)的，與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)，電勢差是絕對(duì)的，與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān)，C錯(cuò)誤；A、B兩點(diǎn)間的電勢差的關(guān)系UAB=-UBA，D錯(cuò)誤；電勢差習(xí)慣上又稱為電壓，A正確。,電勢差與靜電力做功的關(guān)系,1.僅在靜電力作用下，電

11、荷q從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，試推導(dǎo)靜電力做功與電勢差的關(guān)系?！舅悸贩治觥坷渺o電力做功與電勢能變化的關(guān)系WAB=EpA-EpB，電勢能與電勢的關(guān)系 ，可推導(dǎo)出靜電力做功與電勢差的關(guān)系。,提示：電荷q從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可得：WAB=EpA-EpB;由電勢能與電勢的關(guān)系 可得：EpA=qφA,EpB=qφB;所以WAB=q(φA-φB),即 WAB=qUAB 或,2.有的同學(xué)說，根據(jù)

12、 可知電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB與靜電力做的功WAB成正比，與試探電荷的電荷量q成反比，請(qǐng)分析其正確與否。提示：不正確。電勢差反映了電場本身的性質(zhì)，UAB僅由電荷移動(dòng)的兩位置A、B決定，與所經(jīng)路徑、WAB、q均無關(guān)，但可由 計(jì)算UAB，而WAB卻由q、UAB決定。,【知識(shí)點(diǎn)撥】電勢差、電勢能、電勢間的相互關(guān)系(1)從電場力做功的角度定義電勢差：電荷q在電場中從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力所做的功W

13、AB與電荷量q的比值，叫做A、B兩點(diǎn)的電勢差，即(2)有了電勢差的定義后，選一個(gè)電勢零點(diǎn)便可確定某點(diǎn)的電勢。電場中某點(diǎn)的電勢確定后，電荷在該點(diǎn)的電勢能便能確定。當(dāng)該點(diǎn)電勢為零時(shí)，電勢能一定為零。,【探究歸納】1.電勢差與靜電力做功的關(guān)系 或 。2.UAB僅由電荷移動(dòng)的兩位置A、B決定，與所經(jīng)路徑、WAB、q均無關(guān)。,【典例2】有一個(gè)帶電荷量q=-3×10-6 C的點(diǎn)電荷，從某電場中的

14、A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷克服電場力做6×10-4 J的功，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場力對(duì)電荷做9×10-4 J的功，問：(1)AB、BC、CA間的電勢差各為多少？(2)若以B點(diǎn)電勢為零，則A、C兩點(diǎn)的電勢各為多少？電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢能各為多少？,【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)由公式 計(jì)算兩點(diǎn)間的電勢差。(2)電勢能與電勢的關(guān)系為 。(3)電勢差與電勢的關(guān)系為UAB=φA-φ

15、B。,【解析】(1)方法一： 因負(fù)電荷從A移到B克服電場力做功，必是從高電勢點(diǎn)移向低電勢點(diǎn)，即：φA＞φB，UAB=200 V。因負(fù)電荷從B移到C電場力做正功，必是從低電勢點(diǎn)移向高電勢點(diǎn)，即：φC＞φB，UBC= -300 VUCA=UCB- UAB= -UBC-UAB= 300 V-200 V =100 V。,方法二：電荷從A移到B克服電場力做功即電場力做負(fù)功，WAB

16、= -6×10-4 J,,(2)若φB=0，由UAB=φA-φB得：φA=UAB=200 V，由UBC=φB-φC，得φC=φB-UBC=0-(-300 V)=300 V。電荷在A點(diǎn)的電勢能EpA=qφA= -3×10-6×200 J= -6×10-4 J電荷在C點(diǎn)的電勢能EpC=qφC= -3×10-6×300 J= -9×10-4 J。答案：(1)

17、200 V -300 V 100 V(2)200 V 300 V -6×10-4 J -9×10-4 J,【規(guī)律方法】有靜電力做功時(shí)的功能關(guān)系1.只有靜電力做功只發(fā)生電勢能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能和動(dòng)能之和保持不變，它們之間的大小關(guān)系為W電=-ΔE電=ΔEk。2.只有靜電力和重力做功只發(fā)生電勢能、重力勢能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能、重力勢能、動(dòng)能三者之和保持不變，功

18、和能的大小關(guān)系為W電+WG=-(ΔE電+ΔEp)=ΔEk。,3.多個(gè)力做功多種形式的能量參與轉(zhuǎn)化，要根據(jù)不同力做功和不同形式的能轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析，總功等于動(dòng)能的變化，其關(guān)系為 W電+W其他=ΔEk。,【變式訓(xùn)練】關(guān)于電場中的A、B兩點(diǎn)，下列說法正確的是( )A.根據(jù) 可知，兩點(diǎn)間的電勢差與電場力做的功WAB成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比B.把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做正功，則有UAB

19、>0C.電勢差的定義式中，UAB與移動(dòng)電荷的電荷量q無關(guān)D.電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB等于把正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場力做的功,【解析】選B、C。UAB僅由電荷移動(dòng)的兩位置A、B決定，與WAB、q均無關(guān)，A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù) 可知，當(dāng)WAB>0,q>0時(shí)，UAB>0，B正確；根據(jù) 可知，電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB等于把單位正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場力做的功

20、，D錯(cuò)誤。,【溫馨提示】電場力做的功、電勢差、電勢能、電勢是相互聯(lián)系的物理量，它們之間的關(guān)系是考查的重點(diǎn)之一，學(xué)習(xí)中要注意理解把握它們之間的關(guān)系。,【典例】圖中虛線所示為靜電場中的等勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面 3 的電勢為 0。一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a、b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26 eV和5 eV。當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)其電勢能變?yōu)?8 eV時(shí)，它的動(dòng)能應(yīng)為( )A.8

21、 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV,【思路點(diǎn)撥】解答本題要把握以下兩點(diǎn)：(1)電勢為零處電勢能一定為零；(2)在只有電場力做功時(shí)，電勢能與動(dòng)能之和保持不變。,【解析】選C。由題意可判斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，設(shè)各等勢面間電勢差為U，則由能量守恒得：-2Uq+26 eV=Uq+5 eV所以Uq=7 eV，點(diǎn)電荷具有的能量為7 eV+5 eV=12 eV當(dāng)電勢能為-8 eV時(shí)，